[发明专利]一种智能卡芯片中防功耗分析的方法和电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能芯片中防功耗分析的方法和电路。

背景技术

随着智能卡的广泛应用，尤其在安全领域的广泛应用，智能卡芯片的安全性能越来越成为芯片性能的一项重要指标；另外国内外各安全实验室、检测机构对于智能卡芯片的分析、攻击手段也层出不穷，其中被普遍应用的功耗分析方法、如SPA(简单功耗分析)、DPA(差分功耗分析)等均是通过智能卡芯片运行期间泄露的规律性功耗信息实施攻击，所以减小芯片运行期间功耗信息的泄露，可以大大提高通过功耗分析方法进行攻击的难度。

发明内容

本发明提出了一种智能卡芯片中防功耗分析的方法和电路。

本发明电路主要包括了图1中介绍的几个电路功能模块：电流检测电路、参考电路、比较判别电路、以及电流平衡电路；电流检测电路对VCC流入芯片的总电流进行检测、与来自于参考电路的参考值进行比较、并输出判别信号实时调节电流平衡电路消耗电流的大小，如果判断总电流小于参考值则增加电流平衡电路的电流、如果判断总电流大于参考值则减小电路平衡电路的电流，从而形成负反馈，保证VCC流入芯片的总电流保持恒定。

电流检测电路：实现对智能卡芯片端口VCC流入芯片的电流大小进行采样，输出电流大小标志信号。

参考电路：提供芯片最终从VCC端口抽取电流的参考值，其中参考值表示了芯片功耗预期恒定值的大小，参考电路输出的参考信号与电流检测电路的输出标志信号共同输入到比较判别电路。

比较判别电路：对电流检测电路的输出标志信号、参考电路输出的参考信号进行比较判别，输出电流平衡电路的控制信号。

电流平衡电路：由比较判别电路的输出信号Vcontrol控制从VCC_IN节点抽取电流的大小。

其中VCC_IN是检测电路的输出节点、芯片消耗的总电流Ivcc均从此节点流过；

本电路中，电流检测电路对智能卡芯片电源端口VCC流入芯片的电流大小进行采样、检测，输出Ivcc电流大小的标志信号；另外参考电路的输出表示了芯片功耗预期恒定值的大小，判别电路对电流检测电路的输出、参考电路的输出进行比较判别，输出控制信号Vcontrol对电流平衡电路抽取电流的大小进行控制，电流平衡电路从VCC_IN抽取电流；如果电流检测电路输出信号小于参考电路输出信号，则控制信号Vcontrol将变大，从而控制电流平衡电路会更多的抽取VCC_IN端的电流，如此则Ivcc将增加，电流检测电路检测到Ivcc增加，则其输出信号将增加，判别电路的输出Vcontrol将减小，如此形成了负反馈回路，从而保证了Ivcc电流达到设定的恒定值。如果芯片内部电路(Analog&logic&Memory)电流I_b1发生变化，则通过如上过程，电流平衡电路的抽取电流I_b2将实时变化、补偿，实现Ivcc的恒定。

附图说明

图1示意了一种智能卡芯片中防功耗电路架构图。

图2示意了一种智能卡芯片中防功耗分析电路的实施图。

具体实施方式

如图2所示，包括了四部分，1：电流检测电路、2：参考电路、3：比较判别电路、4：电流平衡电路。

电流检测电路中M2是VCC与VCC_IN之间的导通器件，其栅极接地，芯片内部电路的电流消耗均来自于VCC_IN，器件M1是对M2的比例镜像，可以通过M1镜像得到M2的电流大小，从而得到芯片内部电路的电流消耗值，M1器件与M2的比例关系为1∶n，其中n的值较大，在M1中流过的电流相对于M2中流过的电流可以忽略；其中器件M4与M3形成的等比例镜像结构，保证了M1、M2的源极、漏极电压相等，从而保证M1能够完全镜像得到M2的电流；电阻R2与R1的比例为n∶1，保证了M3、M4的源极、漏极电压相等，从而保证了M3、M4的完全镜像；如上则M1得到的镜像电流流经R1转换为电压值，此电压与VCC_IN流出的电流值形成比例、其值等于Vs＝R1*Ivcc/n。

另外通过参考电路的电流Iref在R3上形成的参考电压，则与芯片预期的恒定电流值形成对应，其值等于Vref＝Iref*R3。

比较判别电路对如上的电流检测电路的输出Vs、参考电路的输出Vref进行比较，如果Vref小于Vs，则说明Ivcc大于预期的恒定值，则其判别输出信号Vcontrol将减小，电流平衡电路中M5则减小从VCC_IN端抽取电流；如果Vref大于Vs，则说明Ivcc小于预期的恒定值，则比较判别电路的输出Vcontrol将增大，电流平衡电路中M5则增加从VCC_IN端抽取更多电流，从而保证Ivcc电流的恒定。